采用水作为制冷剂的离心式空调机组的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种采用水作为制冷剂的离心式空调机组，包括：设置在全封闭的容器中的蒸发器、压缩机、电机和冷凝器，设置在容器外部的由冷凝器给蒸发器补充冷剂水的第一循环通道，蒸发器能够在蒸发经过蒸发器循环泵循环的冷剂水的同时通过内部间接接触的换热方式与外部进行热量交换；压缩机能够在电机的驱动下，通过吸气端吸入蒸发器产生的低温水蒸气，再将低温水蒸气进行压缩，然后通过排气端排出高温水蒸气；冷凝器能够将高温水蒸气通过内部间接接触的换热方式转化为冷剂水。本实用新型不仅能够降低压缩机和蒸发器、压缩机和冷凝器之间的流动阻力，降低压力损失，提高机组的能效比，而且能缩小机组的体积。
【专利说明】采用水作为制冷剂的离心式空调机组
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及空气调节领域，尤其涉及一种采用水作为制冷剂的离心式空调机组。
【背景技术】
[0002]采用水作为离心式空调机组的制冷剂，与其它制冷剂相比，具有安全、环保、无毒、不可燃、成本低、容易获取、不需要油路循环等优点，拥有巨大研究价值和市场前景。
[0003]目前采用水作为制冷剂的离心式空调机组主要采用的技术方案如图1所示，在压缩机容器Ia中设置两台压缩机，一级压缩机2a由一级压缩机电机4a驱动，二级压缩机3a由二级压缩机电机5a驱动，蒸发器7a和冷凝器6a之间通过带有节流装置9a的管道连接，并分别通过管道与压缩机容器Ia的两侧连通。蒸发器7a和冷凝器6a均采用内部间接接触的换热方式，通过蒸发器循环泵8a循环的冷剂水在蒸发器7a中蒸发，在蒸发的同时为冷冻水降温，水蒸气经过两级压缩后进入到冷凝器6a，水蒸气在冷凝器6a内部冷凝，同时将热量传给冷却水。
[0004]这种方案将压缩机、蒸发器7a、冷凝器6a分别安装于一个容器内，相互之间以管道相连，采用的是半封闭结构。然而，压缩机和蒸发器7a、压缩机和冷凝器6a之间连接的管道内水蒸气的流速过高，导致压降过大，使得机组的能源利用效率降低，而且这些容器及管道共同形成的机组整体占用体积较大。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是提出一种采用水作为制冷剂的离心式空调机组，能够提高机组的能效比。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供了一种采用水作为制冷剂的离心式空调机组，包括:设置在全封闭的容器I中的蒸发器5、压缩机、电机和冷凝器6，设置在容器I外部的由所述冷凝器6给所述蒸发器5补充冷剂水的第一循环通道，
[0007]所述蒸发器5能够在蒸发经过蒸发器循环泵7循环的冷剂水的同时通过内部间接接触的换热方式与外部进行热量交换；
[0008]所述压缩机能够在所述电机的驱动下，通过吸气端吸入所述蒸发器5产生的低温水蒸气，再将所述低温水蒸气进行压缩，然后通过排气端排出高温水蒸气；
[0009]所述冷凝器6能够将所述高温水蒸气通过内部间接接触的换热方式转化为所述冷剂水。
[0010]进一步地，所述压缩机包括一级压缩机2和二级压缩机3，所述一级压缩机2和所述二级压缩机3之间设有中间冷却器11，所述一级压缩机2的排气端排出的水蒸气经过所述中间冷却器11冷却后，被所述二级压缩机3的吸气端吸入；所述中间冷却器11所用的所述冷剂水由中间冷却器循环泵8驱动循环，并由冷凝器6通过第二循环通道补充供给。
[0011]进一步地，所述一级压缩机2和所述二级压缩机3采用一台压缩机电机4同轴驱动。
[0012]进一步地，所述一级压缩机2和所述二级压缩机3分别由一级压缩机电机41和二级压缩机电机42驱动。
[0013]进一步地，所述蒸发器5与用户端13连接，能够使所述冷剂水在蒸发的同时通过内部间接接触的换热方式吸收所述用户端13的冷冻水的热量。
[0014]进一步地，所述冷凝器6与冷却塔12连接，能够使所述高温水蒸气通过内部间接接触的换热方式将热量传递给冷却水，转化为冷剂水。
[0015]进一步地，所述蒸发器5和所述冷凝器6为壳管式、蚊香盘式或者板式换热器。
[0016]进一步地，所述第一循环通道和所述第二循环通道中分别设置有蒸发器冷剂水阀门10和中间冷却器冷剂水阀门9，能够调节所述冷剂水的流量。
[0017]进一步地，所述离心式空调机组适用于冷水和/或热泵工况。
[0018]进一步地，容器I的直径为2m以上。
[0019]基于上述技术方案，本实用新型实施例的采用水作为制冷剂的离心式空调机组，将压缩机、蒸发器5和冷凝器6都设置在一个全封闭结构的容器I中，不仅能够降低压缩机和蒸发器5、压缩机和冷凝器6之间的流动阻力，降低压力损失，从而提高机组的能效比，还能够缩小空调机组的整体体积。这些优点都可以大幅降低成本，提升其市场潜力。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0021]图1为现有技术的采用水作为制冷剂的离心式空调机组的示意图；
[0022]图2为本实用新型采用水作为制冷剂的离心式空调机组的一个实施例的示意图；
[0023]图3为本实用新型采用水作为制冷剂的离心式空调机组的另一个实施例的示意图。
[0024]附图标记说明
[0025]Ia 一压缩机容器；2a--级压缩机；3a —二级压缩机；4a--级压缩机电机；
5a 一二级压缩机电机；6a —冷凝器；7a —蒸发器；8a —蒸发器循环泵；9a —节流装置；
[0026]I —容器；2--级压缩机；3 —二级压缩机；4 —压缩机电机；41--级压缩机电机；42 —二级压缩机电机；5 —蒸发器；6 —冷凝器；7 —蒸发器循环泵；8 —中间冷却器循环泵；9 一中间冷却器冷剂水阀门；10 —蒸发器冷剂水阀门；11 一中间冷却器；12 —冷却塔；13—用户端。
【具体实施方式】
[0027]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
[0028]本实用新型提供的一种水作为制冷剂的离心式空调机组，如图2所示，包括:设置在全封闭的容器I中的蒸发器5、压缩机、电机和冷凝器6，设置在容器I外部的由冷凝器6给蒸发器5补充冷剂水的第一循环通道，蒸发器5能够在蒸发蒸发器循环泵7循环的冷剂水的同时通过内部间接接触的换热方式与外部进行热量交换；压缩机能够在电机的驱动下，通过吸气端吸入蒸发器5产生的低温水蒸气，再将低温水蒸气进行压缩，然后通过排气端排出高温水蒸气；冷凝器6能够将高温水蒸气通过内部间接接触的换热方式转化为冷剂水。
[0029]优选地，蒸发器5和冷凝器6可以是壳管式、蚊香盘式或者板式换热器，具有换热性能高的优点。
[0030]现有技术中将蒸发器7a、压缩机和冷凝器6a分别安装于一个容器内，相互之间以管道相连，管道直径小于蒸发器7a和冷凝器6a的直径(例如0.5m)，采用的是半封闭结构。然而，压缩机和蒸发器7a、压缩机和冷凝器6a之间连接的管道内水蒸气的流速过高，导致压降过大，使得机组效率降低，而且整个机组的体积也较大。本实用新型与现有技术中的方案相比，将蒸发器5、压缩机和冷凝器6设置在一个全封闭的容器I中，管道直径相当于是整个机组的容器I的直径(例如2m)，因而能降低压缩机和蒸发器5、压缩机和冷凝器6之间的流动阻力，降低压力损失，从而提高机组的能效比，还能够节约管路，并缩小空调机组的体积。这些优点均能够大幅降低空调机组的成本，提升其市场潜力。
[0031]在空调机组要实现的压缩比较低或者中等时，为了结构和操作简单可以只采用一级压缩机实现，当压缩比过高时，采用单级压缩循环，不仅是不经济的，而且对压缩机的性能提出了太高的要求，这时就可以采用两级压缩循环，降低单台压缩机的压缩比，下面的实施例均以两级压缩为例进行说明。
[0032]在本实用新型的一个实施例中，压缩机包括一级压缩机2和二级压缩机3，一级压缩机2和二级压缩机3之间设有中间冷却器11，一级压缩机2的排气端排出的水蒸气经过中间冷却器11冷却后，被二级压缩机3的吸气端吸入；中间冷却器11所用的冷剂水由中间冷却器循环泵8驱动循环，并由冷凝器6通过第二循环通道补充供给。其中，中间冷却器11降低了由一级压缩机2排出的水蒸气的过热度，水均匀地分布在整个中间冷却器11填充材料的表面，水蒸气交叉流过填充材料，冷却水通过它向下流动，几乎被降低到饱和温度。冷却只能由流过中间冷却器11内的水部分蒸发来实现，蒸发掉的冷却水不断被经过冷凝器6的冷剂水循环补充。
[0033]当一级压缩机2和二级压缩机3的工况相同时，如图2所示，可以采用一台压缩机电机4对两台压缩机同轴驱动，这种方式可以使得空调机组内部的结构更加紧凑，缩小体积，从而降低成本。当一级压缩机2和二级压缩机3的工况不同时，则需要进行独立控制，如图3所示，一级压缩机2和二级压缩机3分别由一级压缩机电机41和二级压缩机电机42驱动，分别驱动的方式控制更加灵活，而且能够达到更大的驱动功率。
[0034]在本实用新型的另一个实施例中，蒸发器5与用户端13连接，能够使冷剂水在蒸发的同时通过内部间接接触的换热方式吸收用户端13的冷冻水的热量，从而获得满足一定温度范围的冷冻水，供应空调机组的用户端13使用。其中，冷冻水相当于把冷量从空调机房传送到用户端13使用房间的运输工具。
[0035]另外，为了加速冷却，冷凝器6与冷却塔12连接，能够使高温水蒸气通过内部间接接触的换热方式将热量传递给冷却水，转化为冷剂水，再通过第一循环通道和第二循环通道将冷剂水补充给蒸发器5和中间冷却器11，维持整个循环的质量平衡。冷却塔12是利用冷却水与空气流动接触后进行冷热交换产生水蒸汽，水蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等原理来散去空调机组中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置，以保证系统的正常运行。其中，冷却水相当于把空调机组产生的热量送到室外的工具。
[0036]更进一步地，第一循环通道和第二循环通道中分别设置有蒸发器冷剂水阀门10和中间冷却器冷剂水阀门9，能够使冷剂水降压至蒸发压力和蒸发温度，同时根据制冷负荷的变化调节补给蒸发器5和中间冷却器11的冷剂水的流量，使空调机组满足不同程度的制冷要求。
[0037]下面根据图2所示的本实用新型的一个具体的实施例，对水作为制冷剂的离心式空调机组的工作过程作详细的阐述。蒸发器循环泵7驱动冷剂水在蒸发器5中循环，冷剂水蒸发并通过内部间接接触的换热方式吸收冷冻水热量，使得用户端13达到制冷效果。蒸发器5产生的低温、低压水蒸气进入一级压缩机2，被压缩为中压、高温的水蒸气后进入中间冷却器U。中间冷却器循环泵8驱动冷剂水在中间冷却器11中循环，冷剂水蒸发使得一级压缩机2出口的水蒸气温度降低。中间冷却器11出口的水蒸气进入二级压缩机3，被压缩为高压、高温的水蒸气后进入冷凝器6。一级压缩机2和二级压缩机3由压缩机电机4同轴驱动。在冷凝器6中，二级压缩机3出口的水蒸气通过内部间接接触的换热方式将冷凝热传递给冷却水，由此水蒸气被冷却为冷剂水(也称为冷凝水)。冷凝器6产生的冷剂水分别经过中间冷却器冷剂水阀门9、蒸发器冷剂水阀门10进入中间冷却器11、蒸发器5，补充中间冷却器11和蒸发器5的蒸发水量，完成整个系统的冷剂水循环。
[0038]在上述的具体实现方式中，蒸发器5和冷凝器6的端差较小，对于蒸发器5，循环冷剂水在蒸发器5中蒸发同时为冷冻水降温,蒸发器5的端差为te_chw_o_te,—般为I?2°C。对于冷凝器6，水蒸气在冷凝器6中冷凝的同时将热量传递给冷却水，冷凝器6的端差为tc-tc_cw_0，一般为I?2°C。在这种内部间接接触换热的方式下，蒸发器5和冷凝器6的端差都比较小，提高了机组的能效比，节约了能源，降低了成本。
[0039]本实用新型的水作为制冷剂的离心式空调机组可以有两种运行工况，同时机组本身的结构和工作流程不会发生任何改变。其一是作为冷水机组使用，这种工况下对应的蒸发器5处的低温水蒸气为7?12°C，冷凝器6处的高温水蒸气为30?35°C;其二是作为热泵机组使用，这种工况下对应的蒸发器5处的低温水蒸气为10?15°C，冷凝器6处的高温水蒸气为35?45°C。
[0040]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
【权利要求】
1.一种采用水作为制冷剂的离心式空调机组，其特征在于，包括:设置在全封闭的容器⑴中的蒸发器(5)、压缩机、电机和冷凝器(6)，设置在容器⑴外部的由所述冷凝器(6)给所述蒸发器(5)补充冷剂水的第一循环通道， 所述蒸发器(5)能够在蒸发经过蒸发器循环泵(7)循环的冷剂水的同时通过内部间接接触的换热方式与外部进行热量交换； 所述压缩机能够在所述电机的驱动下，通过吸气端吸入所述蒸发器(5)产生的低温水蒸气，再将所述低温水蒸气进行压缩，然后通过排气端排出高温水蒸气； 所述冷凝器(6)能够将所述高温水蒸气通过内部间接接触的换热方式转化为所述冷剂水。
2.根据权利要求1所述的采用水作为制冷剂的离心式空调机组，其特征在于，所述压缩机包括一级压缩机(2)和二级压缩机(3)，所述一级压缩机(2)和所述二级压缩机(3)之间设有中间冷却器(11)，所述一级压缩机(2)的排气端排出的水蒸气经过所述中间冷却器(11)冷却后，被所述二级压缩机(3)的吸气端吸入；所述中间冷却器(11)所用的所述冷剂水由中间冷却器循环泵(8)驱动循环，并由冷凝器(6)通过第二循环通道补充供给。
3.根据权利要求2所述的采用水作为制冷剂的离心式空调机组，其特征在于，所述一级压缩机(2)和所述二级压缩机(3)采用一台压缩机电机(4)同轴驱动。
4.根据权利要求2所述的采用水作为制冷剂的离心式空调机组，其特征在于，所述一级压缩机(2)和所述二级压缩机(3)分别由一级压缩机电机(41)和二级压缩机电机(42)驱动。
5.根据权利要求1?4任一所述的采用水作为制冷剂的离心式空调机组，其特征在于，所述蒸发器(5)与用户端(13)连接，能够使所述冷剂水在蒸发的同时通过内部间接接触的换热方式吸收所述用户端(13)的冷冻水的热量。
6.根据权利要求1?4任一所述的采用水作为制冷剂的离心式空调机组，其特征在于，所述冷凝器(6)与冷却塔(12)连接，能够使所述高温水蒸气通过内部间接接触的换热方式将热量传递给冷却水，转化为冷剂水。
7.根据权利要求1?4任一所述的采用水作为制冷剂的离心式空调机组，其特征在于，所述蒸发器(5)和所述冷凝器(6)为壳管式、蚊香盘式或者板式换热器。
8.根据权利要求1?4任一所述的采用水作为制冷剂的离心式空调机组，其特征在于，所述第一循环通道和所述第二循环通道中分别设置有蒸发器冷剂水阀门(10)和中间冷却器冷剂水阀门(9)，能够调节所述冷剂水的流量。
9.根据权利要求1?4任一所述的采用水作为制冷剂的离心式空调机组，其特征在于，所述离心式空调机组适用于冷水和/或热泵工况。
10.根据权利要求1?4任一所述的采用水作为制冷剂的离心式空调机组，其特征在于，容器⑴的直径为2m以上。
【文档编号】F25B1/00GK204154009SQ201420600384
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】刘华, 张治平, 王升 申请人:珠海格力电器股份有限公司